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[摘 要]通过对电厂堆取料机料斗的液压制动器的第一次修复，探讨制动器的原理和修复技术要点。
[关键词]液压装置；碟形弹簧
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0019-02
1 前言
安装于宝钢电厂2#S/R（堆取料机）堆取斗部的液压制动器，被用作堆取斗的安全装置。该装置采用外方的专利技术，提供给宝钢的技术资料十分有限，根据使用说明书，在使用20万次之后才需要对其进行维修。但实际情况是，仅使用了约7万次后，安全装置就出现了故障，主要表现为液压油泄漏、制动器无法打开，因而不得不进行修复。但由于涉及专利技术以及现有技术资料极其有限，给维修工作带来了巨大的技术难度。通过维修团队的仔细研究和多次实践，最终成功对液压制动器进行了维修。以下是对维修过程的一些探讨。
2 结构原理
2.1 根据结构简图和实际的观察和测量，从结构原理上分析，该装置为一个机械结构加液压缸的结合体。
2.2 工作原理见图一：
2.3 原理简述：
在初始安装时，通过①可调整端盖来预设⑤碟形弹簧组的压缩量，从而保证②活塞对⑦制动盘的制动力。制动盘与堆取斗相连，堆取料斗旋转前，液压油通过④进油口进油，推动②活塞克服⑤碟形弹簧组的弹性力向上运动，⑦制动盘被松开。当需要制动时，⑥回油口回油，⑤碟形弹簧组向下运动，产生制动力（如图1）。
3 解体后发现的损坏情况
3.1 油缸密封有明显损坏，密封唇有破损；
3.2 活塞密封面有磨损；
3.3 碟形弹簧组中基本无油脂。
4 修复目标
4.1 根据该制动器的工作原理及机械和液压缸维修标准和经验，确定本次维修的主要目标为：
4.1.1 油缸部分保证密封功能及动作正常；
4.1.2 碟形弹簧组保证预紧力。
4.2 修复后通过试验能够验证4.1.1和4.1.2的要求。
5 修复过程
5.1 油缸部分：通过测量活塞和缸筒的实际尺寸得知，该油缸的尺寸在设计时，采用了油缸通用的尺寸公差配合，即轴为f8，孔为H8。
5.1.1 对有明显磨损的活塞，进行退铬后重新镀铬的方法修复，尺寸公差按f8进行控制。
5.1.2 对缸筒部分，经过测量，尺寸在H8范围之内，并且无明显磨损，因此决定，表面清洗后，不作进一步处理。
5.2 油缸密封：旧密封有明显的磨损，通过测量密封及密封沟槽的尺寸，得知密封型号为标准系列，按此型号全部更换成新密封。
5.3 连接螺栓：拆除后观察，螺纹、螺杆均保持着较好的状态，对螺栓进行无损探伤后，决定继续使用。
5.4 碟形弹簧组：弹簧组是制动器的关键部件，必须保证其功能的有效性。
5.4.1 因为碟形弹簧的不同组合所产生的弹力曲线是不相同的，拆除时必须记录弹簧组的组合方式。该制动器的组合方式为复合组合，叠合弹簧数为4、对合数为6，总计24片，再加1个平垫。
5.4.2 确定碟形弹簧的规格。参数见表1：
经查阅，在国标中有此规格。
5.4.3 受试验手段的限制，无法对整组弹簧进行试验。在24片碟形弹簧中任选2片作为样品，送宝钢技术中心力学实验室进行位移-载荷测试， 结果见表2：
5.4.4 试验曲线（如图2）
6 碟形弹簧的受力计算
6.1 根据工作原理分析，当液压压力为10Mpa时，能够打开碟形弹簧组。
6.2 液压力P1
6.3 弹簧的压力P2
6.3.1 碟形弹簧组自由高度Hz
式中：
i：对合碟形弹簧数量
n：叠合层碟形弹簧数量
t：单片碟形弹簧厚度
H0：单片碟形弹簧自由高度
6.3.2 预压缩总变形量fz ，经过实测制动器尺寸，确定：
6.3.3 单片弹簧的变形量f
6.3.4 单片弹簧的载荷P0
式中：
E：弹性模量（E=2.06×105 Mpa）
μ：泊松比（μ=0.3）
K1：计算系数（对该弹簧查表K1=0.683）
K4：计算系数（对该弹簧查表K4=1）
D、t：单片弹簧外形尺寸D=140mm，t=5
h0： 單片弹簧的极限行程（h0=4）
6.3.5 碟形弹簧组总载荷Pz=P2
6.4 计算结论
6.4.1 P1远大于P2，即当液压压力为10Mpa时，液压力可以克服弹性力。
6.4.2 碟形弹簧载荷-变形由6.3.4可知，载荷为变形的三次方程，通过计算，当弹簧组的变形为直线变形时，所能产生的力小于P1的载荷，即可以保证制动盘完全松开。
7 上机调试
根据液压制动器的原理图一，液压制动器修复并经过空载试验后，并不是简单地直接安装于堆取料机转斗位置就可以使用。因为，制动盘7与液压制动器之间的间隙、制动力的大小需要通过调整可调节端盖1来预设合适的制动力。而这部分工作需要在现场安装后，根据实际工况进行调试，调整到能够满足实际工况为止。另还需要在现场测试液压打开制动器的情况，只有均达到正常工况，修复工作才能够结束。
8 结束语
最终，通过上述方法，成功修复了电厂2#S/R的液压制动器，经过上机使用达到了预期的目的。值得总结的是：一、从液压制动器采用的蝶形弹簧结构看，设计者利用了碟形弹簧刚度大，并具有可变刚度的特点。正是这种机械特性，被广泛应用于冶金设备中，如2030冷轧卷筒的涨缩结构也是采用了蝶形弹簧组。二、在修复类似设备时，为保证碟形弹簧组具有一致的弹性力，通常要对弹簧进行试验，再根据试验数据进行弹簧预压缩量调整。在继续使用旧弹簧时，还需对弹簧的应力进行验算。经过一定的试验和计算，通过合理的调整，是可以保证碟形弹簧正常工作的。三、虽然该液压制动器采用专利技术，现有技术资料又非常有限，但通过技术人员和素质优良的维修人员的共同努力，以“第一次吃螃蟹”的勇气，最终成功完成维修目标。总之，设备维修是技术和经验的结合，只有勇于开拓，善于总结，才能不断取得创新和进步。
[关键词]液压装置；碟形弹簧
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0019-02
1 前言
安装于宝钢电厂2#S/R（堆取料机）堆取斗部的液压制动器，被用作堆取斗的安全装置。该装置采用外方的专利技术，提供给宝钢的技术资料十分有限，根据使用说明书，在使用20万次之后才需要对其进行维修。但实际情况是，仅使用了约7万次后，安全装置就出现了故障，主要表现为液压油泄漏、制动器无法打开，因而不得不进行修复。但由于涉及专利技术以及现有技术资料极其有限，给维修工作带来了巨大的技术难度。通过维修团队的仔细研究和多次实践，最终成功对液压制动器进行了维修。以下是对维修过程的一些探讨。
2 结构原理
2.1 根据结构简图和实际的观察和测量，从结构原理上分析，该装置为一个机械结构加液压缸的结合体。
2.2 工作原理见图一：
2.3 原理简述：
在初始安装时，通过①可调整端盖来预设⑤碟形弹簧组的压缩量，从而保证②活塞对⑦制动盘的制动力。制动盘与堆取斗相连，堆取料斗旋转前，液压油通过④进油口进油，推动②活塞克服⑤碟形弹簧组的弹性力向上运动，⑦制动盘被松开。当需要制动时，⑥回油口回油，⑤碟形弹簧组向下运动，产生制动力（如图1）。
3 解体后发现的损坏情况
3.1 油缸密封有明显损坏，密封唇有破损；
3.2 活塞密封面有磨损；
3.3 碟形弹簧组中基本无油脂。
4 修复目标
4.1 根据该制动器的工作原理及机械和液压缸维修标准和经验，确定本次维修的主要目标为：
4.1.1 油缸部分保证密封功能及动作正常；
4.1.2 碟形弹簧组保证预紧力。
4.2 修复后通过试验能够验证4.1.1和4.1.2的要求。
5 修复过程
5.1 油缸部分：通过测量活塞和缸筒的实际尺寸得知，该油缸的尺寸在设计时，采用了油缸通用的尺寸公差配合，即轴为f8，孔为H8。
5.1.1 对有明显磨损的活塞，进行退铬后重新镀铬的方法修复，尺寸公差按f8进行控制。
5.1.2 对缸筒部分，经过测量，尺寸在H8范围之内，并且无明显磨损，因此决定，表面清洗后，不作进一步处理。
5.2 油缸密封：旧密封有明显的磨损，通过测量密封及密封沟槽的尺寸，得知密封型号为标准系列，按此型号全部更换成新密封。
5.3 连接螺栓：拆除后观察，螺纹、螺杆均保持着较好的状态，对螺栓进行无损探伤后，决定继续使用。
5.4 碟形弹簧组：弹簧组是制动器的关键部件，必须保证其功能的有效性。
5.4.1 因为碟形弹簧的不同组合所产生的弹力曲线是不相同的，拆除时必须记录弹簧组的组合方式。该制动器的组合方式为复合组合，叠合弹簧数为4、对合数为6，总计24片，再加1个平垫。
5.4.2 确定碟形弹簧的规格。参数见表1：
经查阅，在国标中有此规格。
5.4.3 受试验手段的限制，无法对整组弹簧进行试验。在24片碟形弹簧中任选2片作为样品，送宝钢技术中心力学实验室进行位移-载荷测试， 结果见表2：
5.4.4 试验曲线（如图2）
6 碟形弹簧的受力计算
6.1 根据工作原理分析，当液压压力为10Mpa时，能够打开碟形弹簧组。
6.2 液压力P1
6.3 弹簧的压力P2
6.3.1 碟形弹簧组自由高度Hz
式中：
i：对合碟形弹簧数量
n：叠合层碟形弹簧数量
t：单片碟形弹簧厚度
H0：单片碟形弹簧自由高度
6.3.2 预压缩总变形量fz ，经过实测制动器尺寸，确定：
6.3.3 单片弹簧的变形量f
6.3.4 单片弹簧的载荷P0
式中：
E：弹性模量（E=2.06×105 Mpa）
μ：泊松比（μ=0.3）
K1：计算系数（对该弹簧查表K1=0.683）
K4：计算系数（对该弹簧查表K4=1）
D、t：单片弹簧外形尺寸D=140mm，t=5
h0： 單片弹簧的极限行程（h0=4）
6.3.5 碟形弹簧组总载荷Pz=P2
6.4 计算结论
6.4.1 P1远大于P2，即当液压压力为10Mpa时，液压力可以克服弹性力。
6.4.2 碟形弹簧载荷-变形由6.3.4可知，载荷为变形的三次方程，通过计算，当弹簧组的变形为直线变形时，所能产生的力小于P1的载荷，即可以保证制动盘完全松开。
7 上机调试
根据液压制动器的原理图一，液压制动器修复并经过空载试验后，并不是简单地直接安装于堆取料机转斗位置就可以使用。因为，制动盘7与液压制动器之间的间隙、制动力的大小需要通过调整可调节端盖1来预设合适的制动力。而这部分工作需要在现场安装后，根据实际工况进行调试，调整到能够满足实际工况为止。另还需要在现场测试液压打开制动器的情况，只有均达到正常工况，修复工作才能够结束。
8 结束语
最终，通过上述方法，成功修复了电厂2#S/R的液压制动器，经过上机使用达到了预期的目的。值得总结的是：一、从液压制动器采用的蝶形弹簧结构看，设计者利用了碟形弹簧刚度大，并具有可变刚度的特点。正是这种机械特性，被广泛应用于冶金设备中，如2030冷轧卷筒的涨缩结构也是采用了蝶形弹簧组。二、在修复类似设备时，为保证碟形弹簧组具有一致的弹性力，通常要对弹簧进行试验，再根据试验数据进行弹簧预压缩量调整。在继续使用旧弹簧时，还需对弹簧的应力进行验算。经过一定的试验和计算，通过合理的调整，是可以保证碟形弹簧正常工作的。三、虽然该液压制动器采用专利技术，现有技术资料又非常有限，但通过技术人员和素质优良的维修人员的共同努力，以“第一次吃螃蟹”的勇气，最终成功完成维修目标。总之，设备维修是技术和经验的结合，只有勇于开拓，善于总结，才能不断取得创新和进步。